南洋理工/暨大AEM:NiFe LDH的表面重構(gòu)助力OER 2023年10月7日 下午3:05 ? 未全平臺(tái)發(fā)布, 頂刊 ? 閱讀 12 在堿性介質(zhì)中,氧化物電催化劑的動(dòng)態(tài)表面重構(gòu)被廣泛觀(guān)察到,特別是對(duì)于層狀雙氫氧化物(LDH),但對(duì)于如何促進(jìn)向所需表面的重構(gòu)以促進(jìn)析氧反應(yīng)(OER)知之甚少。 基于此,新加坡南洋理工大學(xué)范紅金教授和暨南大學(xué)麥文杰教授(共同通訊作者)等人報(bào)道了通過(guò)原位硫(S)摻雜誘導(dǎo)NiFe-LDH納米片的表面重構(gòu),其程度高于通過(guò)自然電化學(xué)活化誘導(dǎo)的表面重構(gòu)。 生成的S-NixFeyOOH可以?xún)?yōu)化中間吸附并促進(jìn)OER動(dòng)力學(xué),對(duì)比未摻雜的相,重構(gòu)的S-氫氧化物催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的OER活性和長(zhǎng)期耐用性。 通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算,以預(yù)測(cè)S-摻雜對(duì)電子結(jié)構(gòu)和活化能壘的影響。NiFe-LDH(NixFey(OH)2)具有典型的正主體層和電荷平衡中間層的層狀結(jié)構(gòu)。引入S元素(表示為S-NixFey(OH)2)后,S原子可以重新分布局部電荷平衡中間層,新形成的電子云分布擴(kuò)大。 電子定域函數(shù)的比較意味著S-NixFey(OH)2中Ni的電子離域程度比NixFey(OH)2中的更高,表明該位點(diǎn)的原子具有高反應(yīng)性,并且在充電狀態(tài)期間將容易進(jìn)一步演化為高價(jià)構(gòu)型。 由于電子在高能表面中的分布增加,S-NixFey(OH)2(4.66 eV)的費(fèi)米能級(jí)高于NixFey(OH)2(4.17 eV),表明前者具有更強(qiáng)的電子供給能力和電化學(xué)反應(yīng)性,NixFey(OH)2中脫氫反應(yīng)的活化能為4.05 eV。 當(dāng)引入S原子時(shí),NixFey(OH)2的活化自由能降至3.74 eV,表明反應(yīng)動(dòng)力學(xué)更快,熱力學(xué)行為更有利。對(duì)比原始的NixFey(OH)2,不同量的S的引入可以降低表面重建的能量勢(shì)壘,從而促進(jìn)原始LDH向氫氧化氧層的轉(zhuǎn)化程度。結(jié)果表明,S的引入可以有效地優(yōu)化局部電子結(jié)構(gòu)并降低預(yù)催化劑的活化能壘。 Promoting Surface Reconstruction of NiFe Layered Double Hydroxide for Enhanced Oxygen Evolution. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202522. https://doi.org/10.1002/aenm.202202522. 原創(chuàng)文章,作者:華算老司機(jī),如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/07/80fe16efbd/ 催化 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 馮新亮院士等Chem:實(shí)時(shí)研究!水界面上表面活性劑單層輔助生長(zhǎng)結(jié)晶準(zhǔn)2D聚合物 2023年10月11日 胡良兵教授最新Science,五年11篇正刊! 2023年11月12日 華科孫永明AFM:負(fù)極表面合金元素的動(dòng)態(tài)富集實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)的鋰金屬電池 2023年9月24日 天大劉慶嶺/劉彩霞ACS Catal.:一Ag兩位點(diǎn):摻Ag鈣鈦礦上雙位點(diǎn)協(xié)同催化氧化煙塵 2023年10月8日 一作+通訊!華南理工大學(xué),2025年首篇Nature大子刊!新技術(shù),克服傳統(tǒng)難題! 2025年1月6日 ?中科大謝毅/肖翀,最新AM! 2023年9月29日